施肥和灌溉对黑枸杞生长及产量的影响

张 惠,张泽宁,张林媚,张永强

(榆林市林业科学研究所，陕西 榆林 719000)

黑枸杞(LyciumruthenicumMurr)为茄科(Solanceae)枸杞属落叶多枝小灌木，天然分布于青海、新疆、西藏、甘肃、宁夏、陕西北部、内蒙古等地，在中亚、高加索和欧洲亦有分布。它耐干旱、严寒、盐碱和瘠薄，是中国西北干旱地区防止土地荒漠化和缓解土壤盐碱化以及水土保持的理想植物；其果实为黑紫色球形浆果，药食兼用，具有较高的经济价值(Chen et al.,2019；Liu et al.,2020)。黑枸杞对环境要求较高，人工种植难度较大，甘肃河西地区、黑河流域、青海柴达木盆地以及新疆塔里木盆地部分地区是黑枸杞的核心种植区域。适宜种植区海拔为400～3 500 m，年降水量为20～240 mm，最热季降水量在150 mm 左右，年平均气温为4～13℃，温度年较差为35～47℃，最冷季平均温度为-12～-2℃(赵泽芳等，2017)。

肥料是植物生长发育的重要物质保障，施肥在调控果树生长过程和果实的产量与品质方面发挥着重要的作用，是一项重要的经济林栽培技术措施。虽然黑枸杞耐贫瘠，但它亦属喜肥耐肥植物(汪洋等，2016)。由于该植物栽培地域性强、历史短，相关研究不充分，如何通过科学合理地施肥来提高产量和品质是黑枸杞产业发展中亟待解决的问题之一。

榆林市与黑枸杞主产区气候条件相似，笔者前期研究(张泽宁等，2018)表明，黑枸杞引种于该市表现出良好的适应性与抗逆性，能够正常生长结实。为了正确引导广大黑枸杞种植户实施高产优质栽培，合理施肥，促进榆林黑枸杞产业稳步健康发展，笔者研究通过田间试验分析施肥方式和施用量以及灌溉对植株高度和基径粗度、鲜果产量和出干率、水分利用效率和肥料偏生产力的影响，探索适合榆林当地的黑枸杞果园施肥技术。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于毛乌素沙地南缘，设在榆林市林业科技创新示范园内(109°42′39"E，38°12′59"N)，海拔1182 m；属于温带大陆性半干旱季风气候，年均气温8.1 ℃；干旱少雨，年平均降水量446.5 mm，年平均蒸发量2 388.7 mm；日照强烈，年均日照时数2 593.5～2 914.4 h；土壤为风沙土。

1.2 试验材料

2年生黑枸杞实生苗2017年4月从青海省格尔木市优润堂商贸有限责任公司引进，苗高35～40 cm，地径9～12 mm。3种复合肥均为挪威雅苒国际有限公司产品，养分组成(N∶P2O5∶K2O)高磷肥为16%∶40%∶10%，平衡肥为15%∶15%∶15%，高钾肥为6%∶13%∶31%。

1.3 试验方法

2017年4月以株行距1.5 m×2 m将引进的黑枸杞实生苗定植于试验地，当年根据墒情漫灌灌溉5次，每次相当于200 mm水量。每年锄草3～4次，于春秋季各修剪一次，在春季黑枸杞萌芽前统一施用平衡肥375 kg/hm2。缓苗1 a后于2018年5月开始施肥试验。采用单因素随机区组试验设计，重复3次。每个小区20株。试验共设8个处理(表1)，包括A组、B组和对照组共3组。A组为传统施肥组，即开花前期(5月10日)和幼果期(6月5日)单一施平衡肥，共设3个水平，总施肥量分别为600、1 050、1 500 kg/hm2，分别记为A600、A1050、A1500；B组为组合施肥组，即开花前期施高磷肥—幼果期施平衡肥—果实膨大期(7月10日)施高钾肥，亦设3个水平，总施肥量分别为180、315、450 kg/hm2，分别记为B180、B315、B450；对照组包括不灌溉不施肥对照CK和灌溉但不施肥对照CKi。灌溉方法和灌水量与缓苗期相同；开花前期和幼果期结合灌溉采用撒施法施肥，果实膨大期正值雨季，在下雨前根施，不灌水。

表1 肥料种类、施肥量和施肥时间

于5月20日、6月24日和8月2日测定每株黑枸杞株高、地径、冠幅、新梢生长量。第一次施肥前(4月25日)和测产后(10月10日)采用土钻法采集土样，采样前1 周内不灌水，用于土壤化学性质测定，其中土壤质量含水量采用烘干法、土壤pH值采用电位法、水溶性盐分总量采用重量法、水解性氮采用碱解扩散硼酸吸收法、速效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法、速效钾采用火焰光度法、有机质采用重铬酸钾容量法测定(吕贻忠，李保国，2010)。

黑枸杞浆果渐次成熟，试验中分别于7月15日、8月1日、8月19日和9月1日分4次采摘，每个处理固定选择10株标准株用于测产，称量鲜重后自然通风处阴干测量干重。

出干率R(%)按公式(1)计算：

R = Wd/Wf×100

(1)

式中，Wd和Wf分别为黑枸杞的干重和鲜重(g)。

土壤贮水量E(mm)按公式(2)计算：

E = c×ρ×h×10

(2)

式中c为土壤质量含水量(%)，ρ为土壤容重(1.3 g/cm3)，h为土层深度(cm)。

“主动性”（initiative）是个体按照自己规定或设置的目标行动，而不依赖外力推动的行为品质。由个人的需要、动机、理想、抱负和价值观等推动，这一推动让人产生了主动，而“主动性”是行为主动的人的特性。许多心理学家认为，这是个体心理社会性发展的重要标志。早在人出生之时人就开始了主动行为，“主动性”在儿童阶段（3-6岁）开始形成，随着人各种性征的不断完善，“主动性”也逐渐稳定和完善。从此他就理应由自己的方式推动来探索和控制外在环境。

黑枸杞耗水量按公式(3)计算：

ET = P + I +(K-D)+Ei-Ef

(3)

式中，ET为耗水量(mm)，P为降水量(mm)，I为灌溉量(mm)，Ei为试验前起始土壤贮水量(mm)，K为地下水补给量(mm)，D为深层渗漏量(mm)，Ef为试验结束时土壤贮水量(mm)。考虑到试验区地下水埋藏深，距地表1 m以下的土壤水分变化很小，故不考虑地下水补给和深层渗漏，K-D以0 mm计。

水分利用效率按公式(4)计算：

WUE = Y/ET

(4)

式中，WUE为黑枸杞水分利用效率[(kg/hm2)/mm]，Y为黑枸杞果实产量(kg/hm2)，ET为耗水量(mm)。

肥料偏生产力PFP(kg/kg)按公式(5)计算：

PFP = Y/F

(5)

式中，Y为黑枸杞果实产量(kg/hm2)，F为肥料纯养分(N、P2O5和K2O)的投入量(kg/hm2)。

2 结果与分析

2.1 施肥和灌溉对黑枸杞地径和株高生长的影响

施肥和灌溉对黑枸杞地径和株高生长的影响如图1所示。从图1中可以看出，各灌溉和施肥处理对黑枸杞地径和株高生长的影响随着时间的推移越发明显，总体来看，施肥配合灌溉可以促进地径和株高的生长，B180、B450和A600三种处理促进生长效果显著优于其他处理，尤以B180最为突出，即总施肥量为180 kg/hm2，其中开花前期施高磷肥、幼果期施平衡肥、果实膨大期施高钾肥，每次60 kg/hm2，其地径和株高分别为25.6 mm和102 cm，与灌水但不施肥(CKi)相比，地径和株高分别提高了24.37%和22.89%。与不灌溉(CK)相比，CKi使得中后期植株更高，而二者地径差异不显著，说明单纯灌溉可以促进黑枸杞的高生长但对粗生长作用不明显。

图1 不同施肥处理对黑枸杞地径(A)和株高(B)生长的影响

2.2 施肥和灌溉对黑枸杞产量、出干率和肥料偏生产力的影响

与两个对照(CK和CKi)相比，不同施肥处理下黑枸杞产量均有提高(图2)，其中B180处理鲜果产量最高，为699.0 kg/hm2，其次是A600和B450处理，鲜果产量分别为621.3和616.2 kg/hm2，最低为灌溉对照CKi，仅为440.4 kg/hm2。出干率也是B180处理最高而CKi最低(图2)。CKi在鲜果产量和出干率两项指标均不仅低于所有的施肥处理，而且还低于不灌溉对照CK，说明在榆林沙区单纯的灌溉并不能提高栽培黑枸杞的产量和干物质的含量，而合理的施肥不仅有助于鲜果产量的提高，而且还能促进鲜果内干物质的积累。

图2 施肥和灌溉对黑枸杞产量和出干率的影响

肥料偏生产力可以反映土壤基础养分水平以及施用化肥的综合效应。不同施肥处理的肥料偏生产力(按果干产量计算)试验结果见图3。从图中可以看出，传统的追施单一平衡肥的A组肥料偏生产力低于高磷肥—平衡肥—高钾肥配合追施的B组，且随着追施量的增加肥料偏生产力降低，其中B180处理最高，为2.793 kg/kg，而A1500处理最低，仅为0.264 kg/kg。

图3 不同施肥处理对肥料偏生产力的影响

2.3 施肥和灌溉对土壤水分及水分利用效率的影响

不同施肥和灌溉处理土壤水分的垂直空间分布如图4所示。从图4中可以看出，除不灌溉对照(CK)外，各处理土壤含水率均表现为随着土壤深度的增加先增加后急剧降低，然后基本保持稳定的总体变化趋势。按土壤水分运移规律可将0～100 cm土层划分成2个层次，即活跃层(0～50 cm)和缓变层(50～100 cm)。

活跃层水分变化是降水、灌溉、土壤蒸发、下渗和作物根系吸收共同作用的结果，水分收支双高，使得该层水分变幅较大；该层也是黑枸杞根系集中分布层，受水肥处理的影响也比较强(图4)。不同施肥处理间该层土壤含水率的差异既是黑枸杞生长发育耗水的结果，反过来又影响黑枸杞的生长发育。不灌溉对照在活跃层平均土壤含水率为12.47%，低于所有其他处理，这是因为榆林地处黄土高原，地下水埋藏较深，蒸发量远高于降水量，地下水和降水对活跃层水分的补充效应较弱。A600、A1500、B180处理活跃层平均土壤含水率分别为15.61%、16.05%、16.17%，高于其它处理，说明这些施肥处理的黑枸杞对水分消耗相较低。在所有施肥处理中，A1050活跃层平均土壤含水率最低，为13.93%，其原因可能有两个方面：一是该处理下黑枸杞耗水少；二是水分下渗较多(图4)。

图4 不同施肥处理0～100 cm土层土壤水分含量变化

缓变层是土壤浅层与深层水分交换的过渡层，土壤湿度较小(图4)，该层黑枸杞根系的分布逐渐减少，根系吸水能力减弱，层内土壤含水率垂直变幅较小，各处理间的变化也较小。缓变层土壤含水率很低(< 3.3%)，接近土壤萎蔫系数(汪正华，1982)，出现土壤干化现象，地下水补给作用微弱，灌溉引起的深层渗漏亦可忽略。不灌溉对照在该层的土壤含水率最低，说明灌溉对该层土壤具有一定的水分补充作用。

不同施肥处理黑枸杞耗水量与水分利用效率如图5。各处理间耗水量和水分利用效率均存在显著差异。对于耗水量，不灌溉对照(CK)显著低于所有其他处理，而水分利用效率则刚好相反，CK显著高于所有其他处理。这可能是由于水分供给少，土壤含水量低(图4)，下渗和蒸发流失减少，蒸腾也会受到一定的抑制，从而导致耗水量下降。灌溉不施肥对照(CKi)水分利用效率最低。黑枸杞核心种植区年降水量为20～240 mm(赵泽芳等，2017)，榆林年平均降水量446.5 mm，仅实验当年生育期降雨量就达到了387.4 mm，试验开始前和果实收获后活跃层土壤含水率均在10%以上(图4)，相当于田间持水量的50%以上(汪正华，1982)，对于耐干旱植物黑枸杞来说这种状况并不会严重影响其对土壤水分的利用，因此CK相对于CKi有更高的水分利用效率；又因该植物耐贫瘠，在不施肥的情况下也有一定的果实产量，从而相对于各施肥处理也有较高的水分利用效率。除CK和CKi外，在各施肥处理中，B180耗水量最低而水分利用效率最高，分别为1 370 mm和0.1970(kg/hm2)/mm。

图5 不同施肥处理黑枸杞耗水量与水分利用效率

2.4 施肥和灌溉对土壤化学性质的影响

对比试验前和收获后土壤化学性质的变化有助于了解作物对肥料的供需平衡。从试验前的基础肥力数据可以看出(图6)，试验地氮磷钾含量在0～20 cm土层属中等或高的肥力水平而在20～60 cm土层属于中等或低的肥力水平(耿生莲，2009)。由图6可知，两个不施肥对照CK和CKi在试验期0～60 mm土层水解性氮、有效磷和速效钾含量都下降，尤其是水解性氮降幅最为明显，说明土壤N、P、K元素被消耗，土壤进一步贫瘠化，也说明通过施肥加以补充的必要性。与两个对照相比，所有施肥处理都一定程度上抑制了这种贫瘠化，具有保持或培肥地力的作用。

CKi在试验期下层土壤(40～60 cm)碱解性氮含量增加，这是风沙土保水保肥能力弱，灌溉将上层氮素向下淋溶的结果。与试验前相比，果实采收后各施肥处理水解性氮含量(图6)在表层土壤(0～20 cm)中下降而在20～60 cm土层中增加，总体上在0～60 cm土层中略有积累。这种积累有随施肥量增加而增大的趋势，A组处理(A600、A1050、A1500)较B组处理(B180、A315、A450)施肥量大，采收后积累也多。果实采收后各施肥处理有效磷含量在0～20 cm土层中变化不大或有所降低，而在20～60 cm土层中增加，在整个0～60 cm土层中的含量与施肥量关系不甚明显。B180和B315处理土壤速效钾在0～60 cm土层积累明显，而其他施肥处理试验前后总量变化不大。土壤的有机质含量各处理总体上都有所下降，尤其是B组处理，在该组中随着施用量的增加降幅变大。单纯灌溉(CKi)使得表层0～20 cm土壤pH下降。包括两个对照在内，所有处理40～60 cm土壤pH升高，A组处理较B组处理更为明显。黑枸杞在土壤 pH为7.8～9.2的土壤中均能正常生长(韩丽娟等，2014)，各处理土壤pH均在该适生范围内。所有处理0～20 cm土层水溶性盐含量均大幅下降，导致整个0～60 cm土层水溶性盐含量降低。这可能与黑枸杞属于盐生植物有关，它吸收土壤盐分的能力较强，且一定的盐分(如Na+)还有助于增强植株渗透调节能力，促进生长发育(姜霞等，2012)。

图6 不同施肥处理下土壤化学性质

3 结论与讨论

不施肥单纯灌溉可以促进植株高生长但对地径粗生长、鲜果产量和出干率无显著影响，甚至使其略有降低。然而，高昊和陈年来(2018)在甘肃省民勤试验表明，灌溉不仅有利于黑枸杞植株高度和茎基粗度生长，而且可以增加开花数量、胚珠数，进而增加果实产量。两项研究结果不一致的原因可能是民勤较榆林气候更为干旱，年降水量110 mm，蒸发量 2 644 mm(高昊和陈年来，2018)，而榆林年平均降水量446.5 mm，年平均蒸发量2 388.7 mm。黑枸杞为耐旱不耐水湿植物，研究试验地不仅年降水量较高，而且总灌溉量达到1 000 mm，远高于前者的30～120 mm(高昊和陈年来，2018)，可能导致水分供给超过三基点中的最适点，从而灌溉促进营养和生殖的作用不明显，甚至起到了反作用。

土壤肥力是构成土壤生产力的主要因素，而施肥是改善土壤肥力的重要途径和促进植物生长发育，提高作物产量的重要栽培措施。适当施氮可以提高黑枸杞叶片叶绿素含量、净光合速率、最大净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用率、表观量子效率、对弱光的利用能力和果实百粒质量与单株产量，并且能降低叶片胞间CO2浓度，并可提高果实品质，增加总多糖、总黄酮、花色苷、原花青素等营养或药效成分的含量(马兴东等，2020a；b)。

施肥方式影响肥效的发挥。单一追施平衡肥的传统施肥方式(A组)虽然操作简单，但其肥料偏生产力低于不同类型肥料根据生长阶段配合施用的组合施肥方式(B组)。前者仅在开花前期和幼果期施肥，为保证黑枸杞后期营养生长和果实发育对养分需求，不至于造成脱肥，就要加大施用量，如此又会因不能被及时充分吸收而造成肥料利用率降低。而后者除了这两个时期外在果实膨大期还追施了高钾肥，从施肥时间上协调作物对的营养需要，从而提高养分利用效率。

氮磷钾之间协同配合方能更好地发挥各自的作用。在格尔木，黑枸杞苗木生长适宜的施肥量为尿素0.214～0.278 kg/株、过磷酸钙0.12 kg/株(耿生莲，2009)。综合考虑，在榆林适宜的施肥方式和施用量为组合施肥B180，即总施肥量为180 kg/hm2，其中开花前期施高磷肥(N∶P2O5∶K2O =16%∶40%∶10%)、幼果期施平衡肥(N∶P2O5∶K2O =15%∶15%∶15%)、果实膨大期施高钾肥(N∶P2O5∶K2O = 6%∶13%∶31%)，每次60 kg/hm2。与灌水但不施肥对照(CKi)相比，该处理地径和株高分别提高了24.37%和22.89%，鲜果产量和出干率分别提高了51.92%和15.47%，水分利用效率提高了75.89%；同时还具有一定的培肥或保持地力作用，水碱性氮、土壤速效钾和土壤有效磷在表层0～20 cm分别提高了121%、44.62%和45.16%。